Per quattro mesi, da marzo a giugno 1905, Albert Einstein produsse quattro articoli che rivoluzionarono la scienza. Uno ha spiegato come misurare la dimensione delle molecole in un liquido, un secondo ha postulato come determinarne il movimento, e un terzo ha descritto come la luce arriva in pacchetti chiamati fotoni: il fondamento della fisica quantistica e l'idea che alla fine gli è valso il premio Nobel. Un quarto articolo ha introdotto una relatività speciale, portando i fisici a riconsiderare le nozioni di spazio e tempo che erano state sufficienti fin dagli albori della civiltà. Quindi, pochi mesi dopo, quasi come ripensamento, Einstein ha sottolineato in un quinto articolo che materia ed energia possono essere intercambiabili specificamente a livello atomico, che E = mc2, la base scientifica dell'energia nucleare e la più famosa equazione matematica in storia.
Contenuto relativo
- Come Albert Einstein ha usato la sua fama per denunciare il razzismo americano
Nessuna meraviglia che il 2005 sia stato designato in tutto il mondo come una celebrazione di tutte le cose di Einstein. Le organizzazioni internazionali di fisica hanno proclamato questo centenario come Anno mondiale della fisica e migliaia di istituzioni scientifiche ed educative hanno seguito il loro esempio. Le immagini di Einstein sono diventate ancora più comuni del solito, le discussioni sul suo impatto come un tamburo culturale. "Il suo nome è sinonimo di scienza", afferma Brian Schwartz, fisico presso il City University of New York Graduate Center. "Se chiedi ai bambini di mostrarti che aspetto ha uno scienziato, la prima cosa che disegneranno sono i capelli bianchi e selvaggi."
In molti modi, l '"anno dei miracoli" di Einstein ha inaugurato l'era moderna, con i suoi punti di vista nervosi e discordanti e scioccando le verità affermate. Ma il tempo, in generale, fu uno di grandi sconvolgimenti culturali e sociali. Sempre nel 1905, Sigmund Freud pubblicò il suo saggio "Scherzi e la loro relazione con l'inconscio" e un resoconto di una delle sue prime psicoanalisi. Pablo Picasso è passato dal suo periodo blu al suo periodo rosa. James Joyce ha completato il suo primo libro, Dubliners . Tuttavia, nessuno ripensare alle assunzioni universali era più profondo di quello di Einstein.
In gran parte per questo motivo, Einstein oggi è più mito che uomo, e l'essenza di quel mito è che il funzionamento della sua mente è oltre la portata non solo della maggior parte dei mortali ma anche della maggior parte dei fisici. Come per molti miti, c'è del vero. "Ho imparato la relatività generale tre volte", afferma Spencer Weart, direttore del Center for History of Physics presso l'American Institute of Physics. "È così difficile, sottile, diverso."
Ma c'è anche molta esagerazione per il mito. Fin dall'inizio, molto prima che fosse Einstein l'Imperscrutabile, il più presuntuoso dei suoi colleghi fisici capì cosa aveva realizzato e il suo significato più ampio. Aveva reinventato la fisica, che è solo un altro modo di dire che aveva reinventato il modo in cui tutti noi, fisici e non fisici, concepiamo il nostro posto nel cosmo.
In particolare, aveva reinventato la relatività. In un trattato del 1632, Galileo Galilei espose quella che sarebbe diventata la versione classica della relatività. Ti ha invitato, suo lettore, a immaginarti su un molo, osservando una nave che si muove a velocità costante. Se qualcuno in cima all'albero della nave dovesse far cadere una roccia, dove atterrerebbe? Alla base dell'albero? O qualche piccola distanza indietro, corrispondente alla distanza che la nave aveva coperto mentre la roccia stava cadendo?
La risposta intuitiva è un po 'indietro. La risposta corretta è la base dell'albero. Dal punto di vista del marinaio che ha lasciato cadere la roccia, la roccia cade dritta. Ma per te sul molo, la roccia sembrerebbe cadere ad angolo. Sia tu che il marinaio avremmo la stessa pretesa di avere ragione: il movimento della roccia è relativo a chiunque lo osservi.
Einstein, tuttavia, aveva una domanda. Lo aveva infastidito per dieci anni, da quando era uno studente di 16 anni ad Aarau, in Svizzera, fino a una fatidica sera del maggio 1905. Tornando a casa dal lavoro, Einstein parlò con Michele Besso, un collega fisico e il suo migliore amico all'ufficio brevetti di Berna, in Svizzera, dove erano entrambi impiegati. La domanda di Einstein, in effetti, aggiunse una complicazione alle immagini di Galileo: cosa accadrebbe se l'oggetto che scendeva dalla cima dell'albero non fosse una roccia ma un raggio di luce?
La sua scelta non è stata arbitraria. Quarant'anni prima, il fisico scozzese James Clerk Maxwell aveva dimostrato che la velocità della luce è costante. È lo stesso se ti stai muovendo verso la fonte di luce o lontano da essa, o se si sta muovendo verso o lontano da te. (Ciò che cambia non è la velocità delle onde luminose, ma il numero di onde che ti raggiungono in un certo periodo di tempo.) Supponi di tornare al molo e guardare la nave di Galileo, solo ora l'altezza del suo albero è 186.282 miglia, ovvero la distanza che la luce percorre nel vuoto in un secondo. (È una nave alta.) Se la persona in cima all'albero invia un segnale luminoso verso il basso mentre la nave si muove, dove atterrerà? Per Einstein e Galileo, atterra alla base dell'albero. Dal tuo punto di vista sul molo, la base dell'albero si sarà spostata da sotto la cima dell'albero durante la discesa, come ha fatto quando la roccia stava cadendo. Ciò significa che la distanza percorsa dalla luce, dal tuo punto di vista, si è allungata. Non sono 186.282 miglia. È più.
Ecco dove Einstein inizia a partire da Galileo. La velocità della luce è sempre 186.282 miglia al secondo. La velocità è semplicemente la distanza divisa per, o "per", per un periodo di tempo. Nel caso di un raggio di luce, la velocità è sempre di 186.282 miglia al secondo, quindi se si modifica la distanza percorsa dal raggio di luce, è necessario modificare anche il tempo.
Devi cambiare l'ora.
"Grazie!" Einstein salutò Besso la mattina dopo la loro importante discussione. "Ho completamente risolto il problema."
Secondo i calcoli di Einstein, il tempo stesso non era costante, una parte assoluta, immutabile dell'universo. Ora era una variabile che dipendeva da come tu e qualunque cosa tu stia osservando ti muovi in relazione l'uno con l'altro. "Ogni altro fisico supponeva che esistesse un orologio mondiale universale che tenesse il tempo", afferma Schwartz. "Einstein ha completamente rimosso quell'idea." Dal punto di vista della persona sul molo, il tempo impiegato dalla luce per raggiungere il ponte della nave era più lungo di un secondo. Ciò significa che il tempo a bordo della nave sembrava passare più lentamente che sul molo. Anche il contrario, Einstein sapeva, avrebbe dovuto essere vero. Dal punto di vista del marinaio, il molo si muoverebbe, e quindi un raggio di luce inviato da un alto palo a terra gli sembrerebbe di viaggiare un po 'più lontano di quanto non lo farebbe a te sul molo. Al marinaio, il tempo a terra sembra passare più lentamente. Ed eccolo qui: un nuovo principio di relatività.
"D'ora in poi, lo spazio da solo, e il tempo da solo, sono destinati a svanire in semplici ombre", dichiarò il matematico tedesco Hermann Minkowski nel 1908. Altri fisici avevano fatto calcoli che mostravano una differenza simile nella misurazione del tempo tra due osservatori, ma hanno sempre aggiunto una versione di "ma non proprio". Per loro, una differenza di tempo potrebbe essere in matematica, ma non era nel mondo. Einstein, tuttavia, ha detto che non esiste un "davvero". C'è solo ciò che tu sul molo può misurare sul tempo a bordo della nave in movimento e ciò che il marinaio può misurare sul tempo a bordo della nave in movimento. La differenza tra i due sta nella matematica e la matematica è il mondo. L'intuizione di Einstein era che, poiché queste percezioni sono tutto ciò che possiamo mai sapere, sono anche, in termini di misura dell'universo, tutto ciò che conta.
Smithsonian National Museum of American History, Photographic History Collection ("So che quel destino gentile mi ha permesso di trovare un paio di belle idee dopo molti anni di lavoro febbrile", scrisse una volta Einstein (all'Institute for Advanced Study di Princeton nel 1940) a un collega fisico.) Era una cosa piuttosto inebriante per un impiegato di 26 anni che solo un paio di settimane prima aveva presentato la sua tesi di dottorato all'Università di Zurigo. Einstein avrebbe continuato a lavorare all'ufficio brevetti fino al 1909, ma la sua oscurità era finita, almeno tra i fisici. Entro un anno dal completamento del suo documento sulla relatività, le sue idee venivano discusse da alcuni dei più importanti scienziati tedeschi. Nel 1908 il fisico Johann Jakob Laub viaggiò da Würzburg a Berna per studiare con Einstein, esclamando che trovare il grande uomo che lavorava ancora in un ufficio brevetti era una delle "cattive battute" della storia. Ma Einstein non si lamentava. La sua "bella" retribuzione, mentre scriveva un amico, era sufficiente per sostenere una moglie e un figlio di 4 anni, Hans Albert, e il suo programma gli ha lasciato "otto ore di divertimento durante il giorno, e poi c'è anche domenica. "Anche sul lavoro, ha trovato un sacco di tempo per sognare ad occhi aperti.
Durante uno di questi sogni ad occhi aperti, Einstein sperimentò quello che in seguito avrebbe definito "il pensiero più fortunato della mia vita".
Sapeva che la sua teoria della relatività speciale del 1905 si applicava solo alla relazione tra un corpo a riposo e un corpo che si muoveva a velocità costante. Che dire dei corpi che si muovono a velocità variabili? Nell'autunno del 1907, vide una visione negli occhi della sua mente non dissimile da un raggio di luce che scendeva da un albero: un uomo che cadeva da un tetto.
Qual è la differenza? A differenza del raggio di luce, che si muove a velocità costante, l'uomo che cade accelererebbe. Ma in un altro senso, sarebbe anche a riposo. In tutto l'universo, ogni frammento di materia eserciterebbe la sua influenza squisitamente prevedibile sull'uomo, attraverso la gravità. Questa era l'intuizione chiave di Einstein: l'accelerazione e la gravitazione sono due modi per descrivere la stessa forza. Proprio come qualcuno a bordo della nave di Galileo avrebbe tanto diritto di pensare al molo che lascia la nave quanto la nave che lascia il molo, così l'uomo in caduta libera dal tetto avrebbe tanto diritto di pensare di essere a riposo mentre il la terra sfreccia verso di lui. Ed eccolo qui: un altro principio di relatività, chiamato relatività generale.
"Einstein ha sempre preso quelli che tutti gli altri pensavano fossero due scenari completamente diversi della natura e li vedeva come equivalenti", afferma Gerald Holton di Harvard, uno studioso di spicco di Einstein. Spazio e tempo, energia e massa, accelerazione e gravitazione: come dice Holton, "Einstein si è sempre confrontato con la domanda, perché dovrebbero esserci due diversi fenomeni con due diverse teorie per spiegarli quando mi sembrano un fenomeno?"
Dopo la sua visione del 1907, tuttavia, sarebbero trascorsi altri otto anni prima che Einstein elaborasse le equazioni per sostenerla. Einstein disse agli amici che quando finalmente scoprì la matematica per dimostrare la relatività generale nel 1915, qualcosa scoppiò dentro di lui. Poteva sentire il suo cuore battere in modo irregolare e le palpitazioni non si fermavano per giorni. In seguito scrisse a un amico: "Ero oltre me stesso per l'eccitazione".
A quel punto, Einstein era professore all'Università di Berlino e la Grande Guerra imperversava in tutto il continente. Per la notizia del successo di Einstein nel raggiungere il più vasto mondo di fisici, avrebbe dovuto attraversare le linee nemiche. Einstein portò i suoi scritti sulla relatività generale nei Paesi Bassi, e da lì un amico fisico li inoltrò attraverso il Mare del Nord verso l'Inghilterra, dove alla fine raggiunsero Arthur Eddington, forse l'unico astronomo al mondo con il peso politico e la rilevanza scientifica sufficienti a mobilitarsi risorse belliche e mettere alla prova la relatività generale.
Einstein aveva teorizzato che un'eclissi solare offriva una rara opportunità di osservare l'effetto della gravità sulla luce. Man mano che il cielo diurna si oscurava, le stelle diventavano visibili e se davvero la gravità del sole attirasse la luce che passa, allora quelle stelle vicino al bordo del sole sembrerebbero fuori posizione di un grado predetto con precisione dalle sue equazioni. Eddington radunò le truppe scientifiche della sua nazione e l'astronomo reale britannico, Frank Frank Dyson, fece una petizione al suo governo impoverito per inviare due spedizioni per osservare l'eclissi totale il 29 maggio 1919: una a Sobral, in Brasile, l'altra a Príncipe, un isola al largo della costa occidentale dell'Africa.
Alla fine di settembre, Einstein ricevette un telegramma che affermava che i risultati dell'eclissi corrispondevano alle sue previsioni. In ottobre, ha accettato le congratulazioni dei più importanti fisici del continente durante una riunione ad Amsterdam. Poi è tornato a casa a Berlino. Per quanto ne sapeva, aveva ottenuto il dovuto.
"REVOLUTION IN SCIENCE", tromba il 7 novembre del Times of London. “Nuova teoria dell'Universo. Idee newtoniane rovesciate. ”Il giorno precedente, Dyson aveva letto ad alta voce i risultati dell'eclissi in una rara sessione congiunta della Royal Society e della Royal Astronomical Society. Il presidente della Royal Society e lo scopritore dell'elettrone, JJ Thomson, chiamarono la teoria di Einstein, in una citazione che correva in tutto il mondo, "una delle dichiarazioni più importanti, se non le più importanti, del pensiero umano".
Solo allora, 14 anni dopo l'anno dei miracoli di Einstein, la gamma dei successi di Einstein iniziò a diventare conoscenza comune. Perché il pubblico ha appreso della relatività speciale e della relatività generale allo stesso tempo, afferma Weart, il culto di Einstein si è unito rapidamente. "E poi è arrivata la teoria quantistica, e la gente è tornata indietro e ha detto:" Oh, sì, anche Einstein l'ha fatto. " ”
Un conteggio accurato di articoli su Einstein nel mondo nel 1919 - quel primo anno di fama - è probabilmente impossibile; un concorso di saggi sponsorizzato da Scientific American per la migliore spiegazione della relatività in termini laici ha attirato voci da più di 20 paesi. "Sono stato così sommerso da domande, inviti, sfide", scrisse Einstein in una lettera in questo periodo, "che sogno di bruciare all'inferno e che il postino è il diavolo che ruggisce eternamente contro di me, lanciando nuovi fasci di lettere alla mia testa perché non ho ancora risposto ai vecchi. "
E tutta questa celebrità, osservava l'astronomo britannico WJS Lockyer, era per scoperte che “non riguardano personalmente gli esseri umani ordinari; sono interessati solo gli astronomi. ”La profondità della risposta potrebbe essere dovuta solo al momento storico, all'indomani della Grande Guerra. "Ecco qualcosa che ha catturato l'immaginazione", ha scritto Leopold Infeld, un fisico polacco e futuro collaboratore di Einstein: "gli occhi umani guardano da una terra coperta di tombe e sangue ai cieli coperti di stelle".
Per molti, Einstein divenne un simbolo di riavvicinamento postbellico e un ritorno alla ragione. Come Eddington gli scrisse meno di un mese dopo l'annuncio dell'eclissi, "Per le relazioni scientifiche tra Inghilterra e Germania questa è la cosa migliore che sarebbe potuta accadere". Ancora oggi, questa interpretazione continua a risuonare. "Durante quella guerra, quando gran parte dell'umanità si dedicò alla distruzione senza senso", ha detto Holton, Einstein "ha rivelato i contorni della grande costruzione dell'universo. Questo deve essere considerato uno degli atti più morali di quel tempo. "
Ma alcuni critici della relatività hanno sostenuto che Einstein era semplicemente un altro anarchico che alimentava i piroscafi funebri della civiltà. Un professore di meccanica celeste alla Columbia University si preoccupò per il New York Times nel novembre 1919 che l'impulso di "buttare via le teorie ben collaudate su cui sono state costruite l'intera struttura del moderno sviluppo scientifico e meccanico" era un pezzo con " la guerra, gli scioperi, le rivolte bolsceviche ”.
Le inclinazioni politiche di Einstein complicarono ulteriormente le risposte delle persone al suo lavoro. Aviscerale, anti-autoritario per tutta la vita, aveva rinunciato alla sua cittadinanza tedesca all'età di 16 anni piuttosto che sottoporsi al servizio militare obbligatorio. Ora, nella nascente Repubblica di Weimar, Einstein, un ebreo, si ritrova ritratto come un cattivo dai nazionalisti tedeschi sportivi con la svastica e come un eroe dagli internazionalisti. "Questo mondo è un curioso manicomio", scrisse Einstein a un amico. “Attualmente ogni cocchiere e ogni cameriere discute se la teoria della relatività sia corretta. La convinzione di Aperson su questo punto dipende dal partito politico a cui appartiene. ”Gli“ argomenti ”presto discesero nelle minacce di morte, ed Einstein fuggì brevemente in Germania per un tour di lingua giapponese. Dopo che Hitler salì al potere nel 1933, Einstein abbandonò definitivamente la Germania. Accettò un appuntamento all'Institute for Advanced Study di Princeton, dove visse in una modesta casa in Mercer Street fino alla sua morte per rottura di un aneurisma addominale all'età di 76 anni nell'aprile 1955.
Durante i suoi anni pubblici, Einstein incarnò contraddizioni. Pacifista, avrebbe sostenuto la costruzione della bomba atomica. Sostenne un mondo senza confini e fece una campagna per l'istituzione dello stato di Israele, al punto che nel 1952 fu invitato a diventare il suo presidente. Era un genio, si muoveva distrattamente intorno alla sua casa a Princeton, ed era un burlone, tendendo la lingua per un fotografo. Ma non erano semplicemente queste contraddizioni a distinguerlo. Era la loro scala. Erano tutti più grandi della vita e quindi anche il pensiero andava, deve esserlo anche lui.
Ma non lo era, come ben sapeva. Il suo primo matrimonio era finito con il divorzio, un secondo, con un cugino, nella sua morte, quasi due decenni prima del suo. Ha avuto una figlia illegittima, che si pensa sia stata abbandonata per adozione e si è persa nella storia, e due figli, Hans Albert ed Eduard. Uno di loro, Eduard, soffriva di schizofrenia. Hans Albert ha insegnato ingegneria all'Università di Berkeley. Eppure in qualche modo Einstein è diventato un mito tra gli uomini.
Era un destino che Einstein odiava. "Sento", scrisse a un amico nel 1920, "come un'immagine scolpita", come se ci fosse qualcosa di blasfemo nel modo in cui i suoi idolatri anche allora stavano cominciando a modellarlo. E forse c'era. Una volta sconfitti i nazisti, Einstein non sarebbe diventato tutto per tutti, ma una cosa per tutti: un santo.
Durante il suo primo viaggio negli Stati Uniti (in rotta con la seconda moglie Elsa Einstein nel 1921), Einstein mescolò lezioni di fisica con raccolte di fondi per conto della Hebrew University di Gerusalemme. (Library of Congress, Courtesy American Institute of Physics Emillio Segre Visual Archives) L'aureola di capelli bianchi aiutò. Nel 1919, quando il mondo conobbe per la prima volta la conoscenza di Einstein, il suo volto di 40 anni, un po 'arrogante, accennò solo alla caricatura che sarebbe venuta. Ma col passare del tempo i suoi capelli volarono, come una mente libera, mentre le borse sotto gli occhi si approfondirono, come per il peso di guardare troppo forte e vedere troppo. E per quanto riguarda quegli occhi - beh, quando Steven Spielberg stava progettando il personaggio principale di ET the Extra-Terrestrial, e voleva che il suo ambasciatore alieno di buona volontà avesse occhi umidi come un vecchio saggio, ma che brillava di meraviglia infantile, lui sapeva di chi usare.
Molto prima che il pubblico beatificasse Einstein, i suoi colleghi fisici avevano iniziato a mettere in discussione la sua infallibilità. Quando il matematico russo Aleksandr Friedmann nel 1922 notò che, secondo i suoi calcoli usando le equazioni di Einstein, l'universo poteva espandersi o contrarsi, Einstein scrisse una breve confutazione dicendo che la matematica di Friedmann si sbagliava. Ayear in seguito Einstein ha riconosciuto che l'errore era stato in realtà suo, eppure è rimasto senza pentimento. Solo dopo la scoperta dell'astronomo americano Edwin Hubble del 1929 che altre galassie si stanno allontanando dalla nostra - che l'universo si sta davvero espandendo - Einstein cedette. Aveva commesso il suo "più grande errore", sospirò.
La testardaggine avrebbe anche dominato il suo atteggiamento nei confronti della meccanica quantistica, anche se il campo era in parte una crescita del documento di Einstein del 1905 sui fotoni. Einstein si oppose frequentemente e notoriamente al principio centrale della teoria quantistica - che il mondo subatomico opera secondo probabilità statistiche piuttosto che certezze causa-effetto. "Dio non gioca a dadi con l'universo", ha spesso dichiarato, e con crescente esasperazione dei colleghi, ha trascorso gli ultimi tre decenni della sua vita cercando di trovare, senza successo, una grande teoria unificata che bandirebbe tale incertezza.
"Einstein era sincero, e in questo puoi vedere il buono e il cattivo", afferma Michael S. Turner, cosmologo dell'Università di Chicago e direttore delle scienze matematiche e fisiche della National Science Foundation. “Era sincero nel conciliare la relatività generale con la teoria della gravità di Newton, e ha preso una corsa a casa. Ma aveva anche una sola idea di trovare una teoria dei campi unificata, e dal 1920 in poi, la sua carriera era quella di un semplice mortale. ”Nel corso dei decenni, gli esperimenti hanno ripetutamente supportato sia l'interpretazione relativistica che quella quantistica del cosmo. "Lo spazio è flessibile", afferma Turner. “Distorsioni del tempo. E Dio gioca a dadi. "
Nel mezzo secolo dalla sua morte, gli astronomi hanno convalidato forse la previsione più rivoluzionaria incorporata nelle equazioni di Einstein: la teoria del big bang della creazione dell'universo, una conclusione che sembra inevitabile se si “fa girare il film” dell'universo in espansione di Hubble all'indietro. E ci sono state altre sorprendenti ramificazioni della teoria della relatività, come i buchi neri, che possono essere creati da stelle crollate con masse così grandi che la loro forza gravitazionale inghiotte tutto nelle loro vicinanze, inclusa la luce. Come dice Weart, citando una massima tra i fisici, "La teoria della relatività generale è appena caduta in 50 anni prima dei suoi tempi".
Gli scienziati stanno ancora ponendo domande che Einstein ha reso possibile: cosa ha alimentato il big bang? Cosa succede allo spazio, al tempo e alla materia ai margini di un buco nero? Quale energia misteriosa sta causando l'accelerazione dell'espansione dell'universo? "Questa è davvero l'età d'oro per la teoria di Einstein, a parte il centenario", afferma Clifford M. Will, un fisico della Washington University di St. Louis e autore di Was Einstein Right?
Da parte sua, Einstein non ha mai saputo del tutto ciò che lo colpiva. "Non ho mai capito perché la teoria della relatività con i suoi concetti e problemi così lontani dalla vita pratica avrebbe dovuto incontrare così a lungo una risonanza vivace, o addirittura appassionata, tra ampi circoli del pubblico", scrisse nel 1942, all'età 63. “Cosa avrebbe potuto produrre questo grande e persistente effetto psicologico? Non ho ancora sentito una risposta davvero convincente a questa domanda. "
Tuttavia, quando Einstein partecipò alla premiere di Hollywood di City Lights nel 1931, la star e regista del film, Charlie Chaplin, gli offrì una spiegazione: "Mi rallegrano perché tutti mi capiscono e ti rallegrano perché nessuno ti capisce". Forse Einstein raggiunse il suo peculiare marchio di immortalità non a dispetto della sua imperscrutabilità ma a causa sua. Lo scienziato sociale Bernard H. Gustin ha suggerito che un Einstein assume uno status divino perché è "pensato di entrare in contatto con ciò che è essenziale nell'universo". Di recente Holton ha elaborato questo commento: "Credo che questo sia esattamente il motivo per cui così tanti che sapevano poco della scrittura scientifica di Einstein si affollò per scorgerlo, e fino ad oggi si sente in qualche modo sollevato contemplando la sua immagine iconica. "
L'alone ha contribuito a mantenere il mito, mantenendo Einstein una presenza sulle copertine delle riviste e sulle prime pagine dei giornali, su poster e cartoline, tazze da caffè, cappellini da baseball, magliette, calamite da frigorifero e, sulla base di una ricerca su Google, 23.600 siti Internet. Ma ciò che celebriamo quest'anno è più di un mito. Nel reinventare la relatività, Einstein ha anche reinventato niente di meno che il modo in cui vediamo l'universo. Per migliaia di anni, astronomi e matematici avevano studiato i movimenti dei corpi nel cielo notturno, quindi avevano cercato le equazioni per abbinarli. Einstein fece il contrario. Cominciò con meditazioni inattive e graffi sulla carta e finì per indicare fenomeni precedentemente inimmaginabili e ancora insondabili. "La teoria generale della relatività è l'idea di un uomo di come dovrebbe essere l'universo", afferma lo studioso di Einstein Arthur I. Miller dell'Università di College, Londra. "Ed è praticamente quello che si è rivelato." È questo retaggio di Einstein che l'Anno mondiale della fisica sta commemorando, questo contributo duraturo all'era moderna: il trionfo della mente sulla materia.
L'ULTIMA PAROLA SULL'ENERGIA
Potrebbe essere l'equazione più famosa del mondo, ma cosa significa effettivamente E = mc2?
Poco dopo aver completato il suo articolo sulla relatività speciale, nel 1905, Einstein realizzò che le sue equazioni si applicavano più che allo spazio e al tempo. Dal punto di vista di un osservatore fermo rispetto a un oggetto che si muove molto velocemente - avvicinandosi alla velocità della luce - l'oggetto sembrerebbe guadagnare massa. E maggiore è la sua velocità - in altre parole, maggiore è l'energia spesa per farla muovere - maggiore è la sua massa apparente. In particolare, la misura della sua energia sarebbe uguale alla misura della sua massa moltiplicata per la velocità della luce al quadrato.
L'equazione non ha aiutato gli scienziati a progettare una bomba atomica, ma spiega perché lo sfondamento degli atomi può liberare il potere delle nuvole di funghi. La velocità della luce, o c, è un gran numero: 186.282 miglia al secondo. Moltiplicalo per se stesso e il risultato è, beh, un numero davvero grande: 34.700.983.524. Ora moltiplica quel numero anche per una quantità di massa straordinariamente minuta, come ciò che si potrebbe trovare nel nucleo di un atomo, e il risultato è ancora un numero straordinariamente straordinario. E quel numero è E, energia.
Spinto da due fisici nucleari, Einstein scrisse al presidente Franklin D. Roosevelt il 2 agosto 1939, che "bombe estremamente potenti" di un nuovo tipo erano ora "concepibili". Gli storici tendono a pensare che la lettera avesse un "ruolo strettamente sussidiario" in la decisione dei poteri alleati di perseguire l'opzione nucleare, afferma lo storico della fisica Spencer Weart. Ma il fatto che Einstein e, indirettamente, la sua equazione abbiano giocato qualsiasi ruolo abbia sempre collegato un pacifista e un utopista per tutta la vita alla capacità dell'umanità di distruggersi.
Einstein in seguito si rese conto che la sua valutazione secondo cui gli scienziati tedeschi sarebbero stati in grado di costruire una bomba atomica - l'opinione che lo ha spinto a scrivere alla FDR - era sbagliata. "Se avessi saputo che queste paure erano infondate", scrisse a un amico in tarda età, "non avrei preso parte all'apertura di quel vaso di Pandora". Ma aprirlo ora era, mai da chiudere, come lo stesso Einstein aveva riconosciuto ellitticamente, quasi poeticamente, nell'agosto del 1945, quando sentì per la prima volta la notizia di Hiroshima. "Oh, Weh", usando la parola tedesca per il dolore. "Ed è quello."
UNA NUOVA VISTA DI GRAVITÀ
La visione di Einstein di un uomo che cadeva da un tetto segnò l'inizio di una grande lotta
Una volta, mentre Einstein stava lavorando alle equazioni per la relatività generale, che gli avrebbero impiegato otto anni per completare, è andato in montagna con la chimico francese-polacca Marie Curie. Apparentemente ignaro dei crepacci e della sua difficoltà a comprendere il suo tedesco, Einstein trascorse gran parte del tempo a parlare di gravitazione. "Capisci, " le disse Einstein, afferrandole improvvisamente il braccio, "quello che devo sapere è esattamente ciò che accade in un ascensore quando cade nel vuoto."
Nell'immaginazione di Einstein, l'uomo sospeso a metà strada tra il tetto e la terra era ora all'interno di un ascensore. In una determinata serie di circostanze, il passeggero non avrebbe modo di sapere se stava sperimentando la gravità o l'accelerazione verso l'alto. Se l'ascensore fosse in piedi sulla superficie della terra, l'uomo sentirebbe la forza di gravità lì, il che fa accelerare gli oggetti che cadono ad una velocità di 32 piedi al secondo al quadrato. Ma se l'ascensore stesse accelerando attraverso lo spazio profondo alla stessa velocità, sperimenterebbe esattamente la stessa forza verso il basso.
Einstein immaginò un raggio di luce che penetrava nell'ascensore. Se l'ascensore si stava alzando rispetto alla fonte di luce, il raggio sarebbe entrato a una certa altezza da un lato dell'ascensore e sembrerebbe curvarsi verso un'altezza inferiore sulla parete opposta. Einstein allora immaginò che l'ascensore fosse fermo sulla superficie della terra. Poiché ha postulato che le due circostanze sono le stesse, Einstein ha concluso che lo stesso effetto avrebbe dovuto valere per entrambi. In altre parole, la gravità deve piegare la luce.
Non avrebbe avuto la matematica per sostenere questa idea fino al 1915, e non avrebbe avuto la prova fino alle spedizioni di eclissi del 1919. Ma a quel punto era così fiducioso dei suoi calcoli che quando uno studente ha chiesto cosa avrebbe fatto se aveva sentito che le osservazioni sull'eclissi non avevano convalidato la sua matematica, Einstein le disse: “Allora mi sarei dispiaciuto per il caro Signore. La teoria è corretta. "
